Untersuchung der Transporteigenschaften von SNS-Kontakten mit SrRuO$_{3}$-Barriere

Dömel, R.

Book/Report

FZJ-2019-00257

Untersuchung der Transporteigenschaften von SNS-Kontakten mit SrRuO$_{3}$-Barriere

Dömel, R. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3009, 114 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21174

Report No.: Juel-3009

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wird die Technologie zur Herstellung von SNS-Kontakten mit SrRuO$_{3}$-Barriere und die Untersuchungen der Transporteigenschaften vorgestellt. Es wurde ein Prozeß zur Herstelhmg c-Achsen orientierter YBCO-SrRuO$_{3}$-Multilagen entwickelt. Es konnten SrRuO$_{3}$-Filme und YBCO-SrRuO$_{3}$-Multilagen guter Kristallqualität mit nahezu ausscheidungsfreien Oberflächen hergestellt werden. Die Problematik bei diesem Herstellungsprozeß besteht darin, daß die Diffusion von Sauerstoff durch die SrRuO$_{3}$-Zwischenschicht mit sehr hohen Aktivierungsenergien verbunden ist und die unteren YBCO-Filme in den Multilagen erst durch eine spezielle Temperung bei hohen Temperaturen supraleitend werden. Außerdem besteht die Gefahr einer Interdiffusion von Ru in den YBCO-Film, die eine Abscheidung der SrRuO$_{3}$-Filme bei niedrigen Temperaturen erforderlich macht. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikrostruktur-Forschung erfolgte die Untersuchung der YBCO-SrRuO$_{3}$-Multilagen durch Hochauflösende Transmissions-Elektronen-Mikroskopie. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß sich atomar scharfe CO-SrRuO$_{3}$-Grenzflächen ausbilden. Durch Simulation der atomaren Struktur konnte gezeigt werden, daß an der Grenzfläche keine Interdiffusion erfolgt und nur minimale Spannungen auftreten. Die Oberfläche der YBCO-Filme schließt stets mit einer BaO-Ebene, also einem Isolator ab, so daß eine starke Unterdrückung des Ordnungsparameters an einer (001)-Grenzfläche erfolgen muß. Andererseits zeigen die Filmoberflächen eine hohe Dichte atomarer Stufen, die eine Möglichkeit zur Ankopplung an die ab-Ebenen bieten. Es werden verschiedene Technologien entwickelt, die eine Untersuchung epitaktischer Barrieren mit ex-situ und in-situ Grenzflächen ermöglichen. Dazu wurde zum einen ein Prozeß entwickelt, der die Herstellung planarer Kontakte aus YBCO-Normalleiter-Multilagen bis zu Kontaktflächen von 2$\mu$m $\cdot$ 2$\mu$m ohne T$_{c}$-Verringerung ermöglicht. Desweiteren wurde ein Prozeß zur Herstellung von Rampen-Kontakten mit ionengeätzten YBCO-Rampen entwickelt. Die Schädigung der Rampe durch den lonenätzprozeß konnte sominimiert werden, daß ohne Bandare kritische Stromdichters von 1 $\cdot$ 10$^{6}$Acm$^{2}$ bei 77K erreicht werden konnten. Mit YBCO-Rampen, die durch naßchemisches Ätzen mit Brom-Ethanol erzeugt wurden, konnten ohne Barriere kritische Ströme der gleichen Größenordnung erreicht werden. Die Eigenschaften der planaren Kontakte aus a-Achsen orientierten YBCO-PrBCO-Multilagen wären durch eine hohe Dichte supraleitender Kurzschlüsse geprägt, da keine a-Achsenorientierten Filme ausreichend guter Oberflächenqualität verfügbar waren. Deshalb wurde am Beispiel der YBCO-Au-Grenzflächen untersucht, ob eine Proximity-Kopplung an der Oberfläche eines c-Achsen orientierten Filmes möglich ist. Es wurden planare YBCO-Au-Nb-Kontakte mit c-Achsen orientierten YBCO-Filmen hergestellt, die RSJ-förmige Kennlinien und gut ausgeprägte Shapiro-Stufen zeigten. Durch die regelmäßige Verteilung der atomaren Stufen auf den Filmoberflächen konnte ein Skalieren der kritischen Ströme mit der Kontaktfläche beobachtet werden. Obwohl die kritischen Stromdichten 1-2 Größenordnungen [...]

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